Основы теории смазки машин и смазочные материалы

Основы теории смазки машин и смазочные материалы

Сила трения при взаимном перемещении двух поверхностей может быть значительно уменьшена при нанесении на эти поверхности слоя смазки. Масло прилипает к поверхностям деталей, распределяется слоем определенной толщины и превращает трение металла о металл в жидкостное трение, трение внутри масляного слоя. Коэффициент жидкостного трения в 10—15 раз меньше, чем коэффициент сухого трения металлических поверхностей.

Рис. 78. Схема работы подшипника скольжения

Рекламные предложения на основе ваших интересов:

Дополнительные материалы по теме:

Согласно гидравлической теории смазки, при вращении вала в полости подшипника происходит следующее (рис. 78): в зазор, имеющийся между валом и подшипником, поступает масло, прилипающее к вращающейся поверхности вала. При вращении вала в клиновидной части зазора образуется масляная подушка 4 с повышенным внутренним давлением, которая раздвигает трущиеся поверхности. Вал как бы всплывает над поверхностью подшипника, и при вращении трущиеся поверхности почти не соприкасаются. Для этого необходимо, чтобы удельное давление на контактные поверхности находилось в определенных пределах. Минимально допустимая толщина масляного слоя должна быть несколько больше критической толщины, при которой уже начинается полусухое трение поверхностей.

Коэффициент жидкостного трения определяется отношением силы жидкостного трения к нормальному давлению. При одинаковом нормальном давлении и одинаковом качестве трущихся поверхностей сила трения, а следовательно, и коэффициент трения имеют разные значения при использовании различных сортов смазки от 0,001 до 0,01.

Несущая способность масляного слоя, заключенного между трущимися поверхностями, возрастает с увеличением вязкости смазки, увеличением скорости взаимного скольжения и при уменьшении зазора между трущимися поверхностями. Поэтому чем больше удельное давление и меньше скорость, тем более вязкой должна быть смазка и меньшим зазор между поверхностями и, наоборот, чем меньше удельное давление и чем больше скорость, тем большие зазоры могут быть между деталями и тем менее вязкой должна быть смазка.

Чрезмерно вязкая смазка при больших скоростях скольжения требует большей мощности и может привести к перегреву трущихся поверхностей вследствие значительного увеличения жидкостного трения в слое смазки.

При выборе смазки учитывают также качество обработки поверхности: чем грубее обработка, тем более толстым должен быть слой смазки, следовательно, тем более вязкой должна быть смазка, и наоборот. Поверхности узлов, имеющие высокую степень чистоты обработки, смазывают маловязкими маслами.

Все смазочные материалы могут быть разделены на следующие группы:
1) минеральные масла и смазки, получаемые из нефти, сланцев и каменного угля;
2) растительные масла: касторовое, льняное, хлопковое, кокосовое, сурепное, подсолнечное и т. д.;
3) животные жиры и масла: говяжье и свиное сало, тюлений и китовый жир, костное масло и др.;
4) твердые смазочные материалы, сырьем для которых служат полезные минеральные ископаемые — графит, тальк, слюда, сера и др.

Минеральные масла и смазки имеют наибольшее распространение вследствие их низкой стоимости и большей химической стойкости.

По физическому состоянию смазочные материалы подразделяются на масла, консистентные смазки, твердые смазочные материалы.

К маслам относятся смазочные материалы, находящиеся при температуре 10—15° С в жидком состоянии.

К консистентным смазкам (мазям) относятся смазочные продукты, находящиеся при температуре 10—15° С в густом, мазеподобном состоянии.

К твердым смазочным материалам относятся: графит, слюда, тальк, сера и др.

Масла характеризуются следующими свойствами: вязкостью, температурным коэффициентом вязкости, температурой застывания, маслянистостью, химической стойкостью, коррозионными свойствами, температурой вспышки, зольностью, коксуемостью, механическими примесями и осадками.

Вязкость различных сортов смазки зависит от температуры его нагрева; ее изменение характеризуется температурным коэффициентом вязкости. С повышением температуры вязкость смазки уменьшается и, следовательно, уменьшается ее несущая способность.

Кинематическая вязкость масла измеряется по ГОСТ 33—66. Единица кинематической вязкости называется стоке, а его сотая доля санти-стокс (ест).

Маслянистость, или липкость, масла определяет его способность создавать прочную молекулярную пленку на поверхности трения, препятствующую непосредственному контакту трущихся деталей.

Температура вспышки характеризует температуру, при которой может произойти загорание масла при контакте с огнем.

Свойства масла могут быть улучшены добавлением различных присадок. Существуют присадки, назначения которых явствуют из их названий: противоокислительные, антикоррозионные, моющие, противопен-ные, антифрикционные, противозадирные, многофункциональные или компонентные и др.

Сорта масел и их назначение. В сортамент масел, применяемых для смазки строительных машин, входят масла индустриальные, автотракторные, дизельные, трансмиссионные, компрессорные, авиационные и трансформаторные.

Индустриальные масла маркируются буквой И или ИС и цифрой, соответствующей вязкости (в ест) при 50° С. Имеется много марок индустриального масла, из которых наиболее распространены И-12, И-20, ИС-30, ИС-45 и ИС-50. Применяются индустриальные сорта масел для смазки механизмов, работающих при нормальных температурах.

Моторные масла, применяемые для смазки бензиновых и дизельных двигателей, маркируются буквой М с добавлением цифры, определяющей кинематическую вязкость при 100° С, и буквы, указывающей группу эксплуатационных условий. Применяется и другая маркировка этих масел: буквой А (автотракторные) и буквами, характеризующими способ их очистки и наличие присадок. Буква К означает сернокислотную очистку, С — селективную, буквы 3 и П означают загущенную присадку, И — многофункционную присадку, цифры означают вязкость (в ест) при 100° С.

Дизельные масла применяются для смазывания быстроходных дизелей. Они маркируются буквой Д с добавлением обозначения присадки и цифры, характеризующей вязкость (в ест) при 100° С. Пример маркировки дизельного масла: Дп-П, Дп-14.

Трансмиссионные масла употребляют для смазывания зубчатых передач машин, работающих при высоких удельных давлениях. Различают масла: трансмиссионное автотракторное зимнее вязкостью 17—21 ест при 100° С и летнее вязкостью 28—30 сет при 100° С, трансмиссионное автомобильное с присадкой, обозначаемое марками ТАп-15 и ТАп-10.

Компрессорные масла используются для смазки компрессоров и узлов, работающих в условиях высоких температур и высокого давления. Для смазки компрессоров применяют компрессорное масло 12 (М) вязкостью 12—14 сет и компрессорное 19 (Т) вязкостью 17—21 сет при 100° С.

Авиационные масла применяются для смазки быстроходных форсированных дизелей и разного рода точных механизмов; маркируются буквой М с обозначением способа очистки и степени вязкости.

Трансформаторное масло используют в строительных машинах в качестве жидкости для гидросистем.

Консистентные смазки представляют собой смеси минеральных масел и специальных загустителей. В некоторые смазки добавляют графит или тальк. Качество консистентной смазки характеризуется, вязкостью, температурой каплепадения, пенетрацией, коррозирующей способностью и содержанием механических примесей.

Температура, при которой происходит падение первой капли смазки, помещенной в капсулу нагреваемого прибора, определяет верхний температурный предел ее применения и называется температурой каплепадения смазки.

Пенетрация характеризует консистенцию, густоту смазки и противостояние выдавливанию и определяется временем погружения конуса пенетрометра.

Все консистентные смазки разделяются на универсальные, маркируемые буквой У, и специальные, маркируемые буквами, определяющими область их применения: А — автотракторные, Ж — железнодорожные, М— морские, К — консервационные.

Универсальные смазки разделяются на низкоплавкие (Н) с температурой каплепадения ниже 65° С, среднеплавкие (С) и тугоплавкие (Т). Буква С в маркировке указывает на то, что смазка является синтетической, цифра указывает на несущую способность, буквы В — на водостойкость и М — на морозостойкость.

В зависимости от рода загустителя смазки разделяются на натриевые, кальциево-натриевые, углеводородные и др.

Консистентные смазки широко используются при эксплуатации строительных машин. Они хорошо уплотняют зазоры в сочлененных деталях, препятствуя попаданию извне пыли, абразивных частиц и влаги на трущиеся поверхности, хорошо удерживаются даже на вертикальных поверхностях трения. Благодаря этим свойствам, они находят применение для смазки негерметизированных подшипников скольжения, откуда не вытекают под влиянием собственного веса и центробежных сил. Их широко используют для смазки поверхностей зацепления открытых зубчатых и цепных тихоходных передач, открытых направляющих, стальных канатов и т. п.

экспертиза «За рулем» — журнал За рулем

Чем удалить воду из бензобака? Проверили 10 осушителей

Победить трение – давняя мечта фантастов. Если удастся, то до вечного двигателя будет рукой подать. Инженеры мыслят более реально, пытаясь хотя бы снизить его.

Например, изобретая присадки к маслам. Мы испытали пять образцов «победителей трения» с акцентом на агрегаты трансмиссии – всё, что было представлено в одном из крупнейших московских магазинов запчастей. Одни препараты прямо обещают уменьшить трение в механизме, другие говорят о снижении износа, уменьшении шумов и продлении срока службы агрегата. А что в реальности?

Водитель пьян, а оштрафуют пассажиров? Да!Что нам заливают на заправке: 3 вопроса про бензин и ответы экспертаНовая Лада Веста и все-все-все! 12 главных новинок 2022 года

Участники

Масложор и раскоксовка: экспертиза «За рулем»

ER‑8 и SMT 2514 – это так называемые кондиционеры металла. В процессе их работы на контактных участках поверхности трения при высоких нагрузках и скоростях скольжения должны образовываться хлориды, фториды, бромиды и сульфиды. Пленка толщиной 300–400 нм непрерывно истирается и восстанавливается.

Liqui Moly – слоистая добавка. Она должна обеспечивать низкое усилие сдвига между слоями химических элементов и соединений, снижая коэффициент трения.

Resurs T – это металлоплакирующая добавка (реметаллизант). Ультрадисперсные частички мягких металлов при работе должны попадать в зону трения и разделять детали тонкой пленкой.

Suprotec – геомодификатор трения. Принцип работы – очистка поверхности и достроение кристаллической решетки металла, содержащего железо. Обещана высокая маслоудерживающая способность.

Как проверяли

Работы мы проводили на универсальной машине для испытания на трение и износ ИИ 5018 и четырехшариковой машине трения ЧМТ‑1. Принцип действия у них похожий: образцы трутся друг о друга в присутствии масла с испытываемой присадкой.

Универсальная машина ИИ 5018 предназначена для испытания на трение и износ. Привод машины – электромеханический, с плавным регулированием скорости. Измеритель момента трения на вращающемся валу нижнего образца – электромеханический, с бесконтактным токосъемом.

Оба соприкасающихся диска вращаются, но один отстает на 10%. Износ дисков по массе показывает эффективность испытываемых препаратов, смазывающих пару трения.

Первая машина помогла оценить износ образцов – фактически, повышение противоизносных свойств масла. Четырехшариковая машина позволила определить нагрузку сваривания, то есть предельные возможности смазывания с каждым из проверяемых препаратов.

Присадки добавляли в полусинтетическое трансмиссионное масло Лукойл ТМ‑4 75W‑90 GL‑4. Отметим, что при эксплуатации все препараты следует заливать как в рабочее масло, так и всякий раз при смене масла.

Четырехшариковая машина трения ЧМТ‑1 служит для испытаний жидких и пластичных смазочных материалов. Ее узел трения представляет собой пирамиду из четырех контактирующих друг с другом стальных шариков.

Шарики в ходе испытаний сварились в неразборную пирамиду. Кстати, сварка трением давно применяется в производстве двигателей – например, так соединяют стержень и тарелку клапана.

Принять участие в розыгрыше автомобилей

Антифрикционные и противоизносные испытания на машине трения провели по схеме «диск по подвижному диску с проскальзыванием 10%». Нагрузка – 700 Н, продолжительность испытаний – 120 минут. Концентрация препаратов в масле – согласно рекомендациям производителя. Износ дисков определяли взвешиванием до и после испытаний на аналитических весах АВ210 М‑01 А с погрешностью до 0,1 мг.

Износ образца говорит о противоизносных свойствах исследуемых присадок. Чем меньше износ, тем выше будет ресурс агрегата при работе с этой присадкой.

Что получилось

ER-8, США. Антифрикционный кондиционер металла

Цена 1200 ₽ Заявленный объем 237 мл Рекомендуемая пропорция 60 мл на 1 л Обещано значительное снижение коэффициента трения в узлах и механизмах, увеличение срока службы агрегатов и механизмов, увеличение критической нагрузки и нагрузки сваривания и тому подобное. По факту интенсивность изнашивания упала в целом в 3,5 раза, потери на трение снизились на 7%, критическая нагрузка возросла на 41%. Однако применение этой присадки может привести к снижению несущей способности масла при высоких нагрузках, так как снижается нагрузка сваривания. Препарат является расходным материалом, поскольку работает по принципу протекания химической реакции в зоне трения при высокой температуре с образованием хлоридных или фторидных пленок, разделяющих поверхности трения. Поэтому его ресурс ограничен и зависит от интенсивности работы узла или агрегата.

Liqui Moly, Германия. Антифрикционная присадка в трансмиссионное масло

Цена 450 ₽ Заявленный объем 20 мл Рекомендуемая пропорция 20 мл на 1-2 л Присадка на основе дисульфида молибдена (MoS2) обещала значительное снижение износа и температуры в зоне трения, снижение нагрева, плавность работы и т.п. Испытания подтвердили снижение интенсивности изнашивания при «намазывании» тонкодисперсных порошков дисульфида молибдена, однако потери на трение выросли на 10%. Нагрузка сваривания увеличилась на 12%. Слой не имеет сильных связей с основным металлом. Поэтому ресурс препарата ограничен.

Resurs T, Россия. Присадка к трансмиссионному маслу ВМПАВТО

Цена 500 ₽ Заявленный объем 50 г Рекомендуемая пропорция 50 г на 1-2 л Обещано устранение шумности механизма, облегчение его работы и тому подобное. Зафиксировано снижение интенсивности изнашивания при «намазывании» тонкодисперсных порошков субмикронных частичек меди, свинца, олова и других металлов, а также увеличение нагрузки сваривания на 12%. Однако потери на трение выросли на 10%. В процессе работы на поверхности трения формируется слой, не имеющий сильных связей с основной поверхностью трения. Он снимается контртелом трения и тут же восстанавливается до тех пор, пока в масле есть достаточная концентрация взвеси препарата. Со временем концентрация падает (элементы садятся на стенки агрегата) и слой не восстанавливается. Продолжительность работы зависит от интенсивности осаждения присадки на различные поверхности и от их площади.

SMT 2514, США. Кондиционер металла синтетический, 2-го поколения

Suprotec, Россия. Триботехнический состав «Редуктор»

Цена 1300 ₽ Заявленный объем 80 мл Рекомендуемая пропорция 80 мл на 0,7-2,2 л Обещано восстановление рабочих поверхностей зубчатых зацеплений и подшипников, продление срока службы, уменьшение шумов и вибраций. Мы зафиксировали снижение интенсивности изнашивания в целом в 4 раза, уменьшение потерь на трение за период работы образцов на 20%, увеличение критической нагрузки на 12%. Динамика коэффициента трения показала сильное снижение за время испытаний. Препарат работает по принципу образования нового металлического слоя. На образце видна самая гладкая поверхность, а показатели шероховатости имеют минимальные значения. Поэтому масло в порах может создавать более плотный слой, что приведет к смещению работы узла трения в сторону гидродинамического трения. А это должно привести к дальнейшему снижению потерь на трение и износа.

Применение всех препаратов привело к снижению износа образцов трения, то есть повышению противоизносных свойств трансмиссионного масла

Износ и трение

Лучший способ сберечь нервы и деньги — подписаться на любимый журнал

Казалось бы, фантасты могут радоваться. Препараты Resurs T и Liqui Moly даже увеличили массы образцов вследствие наслоения тонкодисперсных твердых частиц меди, свинца, олова в первом случае и дисульфида молибдена – во втором.

Однако веселиться рано. Износ-то уменьшился, но выяснилось, что препараты Resurs T и Liqui Moly увеличивают потери на трение на 9–10%. Остальные средства в среднем коэффициент трения не изменили: разница – в пределах погрешности. Все препараты привели к росту температуры масла в камере, особенно Liqui Moly. Это говорит о протекании процессов модификации трения.

Оценка средней шероховатости обрабатываемой поверхности показала, что лучше других это сделали препараты SMT 2514, Resurs Т и Suprotec.

Износ нижнего и верхнего дисков при испытаниях на универсальной машине ИИ 5018. Меньше износ – больше ресурс.

Средний коэффициент трения характеризует момент сопротивления.

Сварятся?

Испытания на четырехшариковой машине трения ЧМТ‑1 проводили по ГОСТ 9490-75 – определяли так называемую нагрузку сваривания, при которой поверхности шариков буквально свариваются в точке контакта. Заодно оценили критическую нагрузку, которая говорит о длительности работоспособности масла. Продолжительность испытаний: для определения нагрузки сваривания – 10 секунд, для определения показателя износа – 60 мин.

Средняя температура масла в камере говорит об энергонапряженности процесса обработки. Особых различий нет – разве что на первой и последних стадиях испытаний.

Чем выше нагрузка сваривания, тем меньше вероятность возникновения задира.

По идее, присадки должны повышать нагрузку сваривания и критическую нагрузку. Чем выше нагрузка сваривания, тем большую нагрузку выдержит узел трения до возникновения задира.

Это предельные возможности работы смазочного материала: больше – лучше. Чем выше критическая нагрузка, тем выше нагрузка, при которой узел трения будет работать длительное время с сохранением заданного ресурса.

Чем выше критическая нагрузка, тем при более высокой нагрузке узел трения сможет работать длительное время.

Диаметр пятна контакта: чем меньше, тем лучше.

Нагрузка сваривания или нагрузка предельных возможностей смазывания при работе присадок SMT 2514, Resurs T и Liqui Moly выросла на 12%, при работе с присадкой ER‑8 снизилась на 6%, с присадкой Suprotec – не изменилась.

Критическая нагрузка, которая характеризует пределы длительной работоспособности масла, увеличилась при добавлении всех препаратов. Наиболее заметен эффект при работе ER (на 41%) и SMT 2514 (на 26%).

Противоизносные характеристики, определенные на машине трения ЧМТ‑1, улучшились только с ER‑8 (на 18%).

Везде ли вредно трение?

Проблемы с коробкой? Иногда (нередко) виноват водитель!

Применение подобных препаратов в двигателях внутреннего сгорания спорно. Это вызвано очень разными температурными условиями, отличающимися на несколько порядков нагрузками, а также тем, что присадки просто обязаны сгорать вместе с маслом.

В любых коробках передач снижение трения может быть даже вредным. В механических коробках и роботах со снижением трения синхронизаторы будут работать в нештатном режиме. У вариаторов может начать проскальзывать ремень, а у гидромеханических ­коробок – фрикционы.

Безусловно полезно

Конструктивный просчет! На этих кроссоверах лучше не ездить по бездорожью

А вот в редукторах чем меньше трения – тем лучше. Причем особенно в тех, где используется гипоидная передача. Её можно встретить на задней оси самых разных машин – от Жигулей до Мерседесов, а также на любых осях вседорожников. Правда, при условии, что там не стоят дифференциалы повышенного трения.

Еще с трением надо бороться в раздаточных коробках внедорожников и угловых редукторах кроссоверов. С задним редуктором последних ситуация сложнее. Если гипоидная передача имеет отдельную масляную ванну, то всё в порядке – с трением можно воевать. Но если то же масло работает и в электромагнитной или гидравлической муфте подключения задней оси, то с присадками от полного привода может остаться пшик.

Что в итоге?

Когда надо менять масло в коробке: список моделей

Два препарата из пяти – ER‑8 и SMT 2514 – действительно снижают трение, пусть лишь на несколько процентов. Suprotec понизил его аж на 20% – хотя в начале теста трение возросло, а затем стало стремительно падать. Средний результат – нулевой. Возможно, препарат просто не успел показать все свои свойства за время испытаний – этого мы не знаем.

А вот другие, похоже, тратят энергию на «намазывание» мягких металлов: трение с ними даже выросло. Однако и эти препараты нельзя назвать бесполезными: они уменьшают износ трущихся поверхностей.

Победителем в номинации «Снижение трения» стал ER‑8. Нагрузку сваривания лучше других увеличили SMT 2514, Resurs T и Liqui Moly. Наилучшую динамику улучшения показал Suprotec. Но до вечного двигателя всё еще очень далеко!

Заливать или нет?

9 причин не пользоваться присадками-добавками к маслу и топливу

Заливать ли такие средства в машину? Мы считаем, что подобные препараты изначально интересны апологетам любого «улучшайзинга».

При этом полагаем, что проверять действие такой автохимии желательно только на постгарантийных автомобилях во избежание ненужного конфликта с официалами.

А всем автовладельцам без исключения советуем в первую очередь почаще заменять масла и прочие технические жидкости, выбирая, по возможности, самые качественные продукты.

• Всё, что нужно знать про присадки к топливу, маслам и другим жидкостям, вы найдете тут.
• Поддержать хорошее состояние узлов и агрегатов автомобиля поможет американская автохимия Cyclo и присадки SUPROTEC. О том, как правильно обслуживать автомобиль, читайте в книгах издательства «За рулем».
• «За рулем» теперь можно читать в Телеграм.

Фото: «За рулем» и Depositphotos

Что такое смазка? — О трибологии

Содержание

Смазка может быть определена как нанесение некоторых материалов между двумя объектами, движущимися относительно друг друга, чтобы обеспечить плавную работу настолько, насколько это необходимо. Для подшипников качения используется либо масло, либо смазка, чтобы предотвратить шум, износ и выделение тепла в результате их качения и скольжения, а в некоторых особых случаях иногда используются твердые смазочные материалы. Количество и виды смазочных материалов для подшипников качения определяются в зависимости от скорости работы, температуры, окружающих условий и т.д. Поскольку смазочные материалы отработали свой срок службы или загрязнены посторонними материалами, они не могут хорошо выполнять свою функцию, поэтому их необходимо периодически заменять или смазывать.

Рис. 1 Смазка

Назначение смазки

Основными целями смазки являются следующие:

1. Образует смазочную пленку на границе раздела двух деталей, уменьшая нагрузку и тем самым продлевая срок службы.
2. Для улучшения благоприятных характеристик вождения, таких как низкий уровень шума или трения.
3. Для предотвращения перегрева подшипников и предотвращения порчи смазочных материалов за счет излучения выделяемого тепла наружу. Это особенно хорошо работает, если используется метод циркуляционной смазки.
4. Для предотвращения проникновения посторонних материалов, ржавчины и коррозии.

Смазка

Во всех типах машин поверхности движущихся, скользящих или катящихся частей трутся друг о друга. За счет взаимного трения одной части о другую оказывается сопротивление их движению. Это сопротивление известно как трение. Это вызывает сильный износ поверхностей движущихся частей. Любое вещество, введенное между двумя движущимися/скользящими поверхностями с целью уменьшения трения (или сопротивления трению) между ними, известно как смазка. Основная цель смазки — разъединить движущиеся/скользящие поверхности, чтобы свести к минимуму трение и последующее разрушение материала. Процесс уменьшения трения между движущимися/скользящими поверхностями путем введения между ними смазочных материалов называется смазкой.

Функция смазки

1. Снижает износ поверхностей за счет предотвращения прямого контакта металла с металлом между трущимися поверхностями, т. е. за счет введения смазки между двумя поверхностями.
2. Уменьшает расширение металла из-за теплоты трения и разрушения материала.
3. Действует как хладагент металла за счет теплоносителя.
4. Позволяет избежать неравномерного относительного движения.
5. Снижает стоимость обслуживания.
6. Также снижает потери мощности в двигателях внутреннего сгорания.

Механизмы смазки

1. Толстопленочная смазка

При этом подвижные/скользящие поверхности отделены друг от друга толстой пленкой жидкости, так что не происходит прямого контакта поверхностей и сварки стыков. Смазочная пленка покрывает/заполняет неровности движущихся/скользящих поверхностей и образует между ними толстый слой, благодаря чему не возникает прямого контакта между поверхностями материала. Следовательно, это уменьшает трение. Выбранная смазка должна иметь минимальную вязкость (для уменьшения внутреннего сопротивления между частицами смазки) в рабочих условиях и в то же время оставаться на месте и разделять поверхности. Углеводородные масла (минеральные масла, представляющие собой низкомолекулярные углеводороды с примерно 12-50 атомами углерода) считаются удовлетворительными смазочными материалами для толстопленочной смазки. Чтобы поддерживать вязкость масла в любое время года, обычные углеводородные смазочные материалы смешивают с выбранными длинноцепочечными полимерами.

Рис. 2 Толстопленочная смазка

2. Тонкопленочная смазка

Этот тип смазки предпочтительнее, когда сплошная смазочная пленка не может сохраняться. В таких случаях зазор между движущимися/скользящими поверхностями смазывается таким материалом, который может адсорбироваться на обеих металлических поверхностях под действием физических или химических сил. Эта адсорбированная пленка помогает удерживать металлические поверхности на расстоянии друг от друга, по крайней мере, до высоты пиков, присутствующих на поверхности. Растительные и животные масла и их мыла могут использоваться в этом типе смазки, потому что они могут либо физически адсорбироваться, либо химически вступать в реакцию с металлической поверхностью с образованием тонкой пленки металлического мыла, которая может действовать как смазка. Хотя эти масла обладают хорошей маслянистостью, их недостаток состоит в том, что они разрушаются при высоких температурах. С другой стороны, минеральные масла термически стабильны, и добавлением к ним растительных/животных масел можно повысить их маслянистость. Графит и дисульфид молибдена также являются популярным выбором для тонкопленочной смазки.

Рис-3 Тонкопленочная смазка

3. Противозадирная смазка

Когда движущиеся/скользящие поверхности находятся под очень высоким давлением и скоростью, возникают высокие локальные температуры, жидкие смазочные материалы выходят из строя и могут разлагаться и даже испаряться. Чтобы соответствовать этим экстремальным условиям давления, в минеральные масла добавляются специальные присадки. Они называются противозадирными (EP) присадками. Эти добавки образуют на металлических поверхностях пленку, способную выдерживать очень высокие нагрузки и высокие температуры. Важными добавками являются органические соединения, имеющие активные радикалы или группы, такие как хлор (как в хлорированных эфирах), сера (как в сульфурированных маслах) или фосфор (как в трикрезилфосфате). Эти соединения при достаточно высоких температурах реагируют с металлическими поверхностями с образованием хлоридов, сульфидов или фосфидов металлов.

Рис. 4 Смазка для экстремального давления

Классификация смазочных материалов

Смазочные материалы классифицируются на основе их физического состояния следующим образом;

1. Жидкие смазки или смазочные масла,
2. Полутвердые смазочные материалы или консистентные смазки и
3. Твердые смазочные материалы.

Жидкие смазки или смазочные масла

Смазочные масла, также известные как жидкие смазки и подразделяемые на три категории: животные и растительные масла, минеральные или нефтяные масла и смешанные масла.

1. Животные и растительные масла: Животные масла извлекаются из неочищенного жира и растительных масел, таких как хлопковое масло и касторовое масло. Эти масла обладают хорошей маслянистостью и поэтому могут эффективно прилипать к металлическим поверхностям даже при повышенных температурах и больших нагрузках. Но они имеют недостатки, заключающиеся в том, что они являются дорогостоящими, легко окисляются, что приводит к образованию липких продуктов, и легко гидролизуется при контакте с влажным воздухом или водой. Поэтому в наши дни они редко используются для смазки. Они до сих пор используются в качестве примесей в смазочных материалах на нефтяной основе для повышения маслянистости.
2. Минеральные или нефтяные масла : В основном это низкомолекулярные углеводороды, содержащие от 12 до 50 атомов углерода. Так как они дешевы, доступны в изобилии и стабильны в условиях эксплуатации, отсюда их широкое применение. Но маслянистость минеральных масел ниже, чем у натуральных масел, поэтому для увеличения маслянистости минеральных масел используется добавление соединений с более высокой молекулярной массой, таких как олеиновая кислота и стеариновая кислота.
3. Смешанные масла: Ни одно масло не обладает всеми свойствами, необходимыми для хорошего смазочного материала, поэтому добавление соответствующих присадок необходимо для оптимальной работы. Как упоминалось ранее, добавление соединений с более высокой молекулярной массой, таких как олеиновая кислота, стеариновая кислота, пальметиновая кислота или растительное масло (например, кокосовое масло, касторовое масло), увеличивает маслянистость минерального масла.

Характеристика хороших смазочных масел:

(1) высокая температура кипения, (2) низкая температура замерзания, (3) адекватная вязкость для рабочего окна, (4) высокая устойчивость к окислению и нагреванию, (5) некоррозионные свойства и (6) устойчивость к разложению при рабочие температуры.

Рис. 5 Жидкая смазка

Полутвердые смазки или консистентная смазка

«Смазка» представляет собой полутвердую смазку, полученную путем объединения смазочного масла с загустителем. Смазочное масло является основным компонентом, и это может быть либо нефтяное масло, либо синтетический углеводород с низкой или высокой вязкостью. Загустители в основном состоят из специальных мыл Li, Na, Ca, Ba, Al и т. д. К немыльным загустителям относятся сажа, силикагель, полимочевины и другие синтетические полимеры, глины и т. д. Смазки могут выдерживать гораздо большую нагрузку при низких скорости, чем жидкие смазочные материалы. По сравнению со смазочными маслами консистентные смазки не могут эффективно отводить тепло от подшипников.

Рис. 6 Полутвердая/консистентная смазка

Твердые смазочные материалы

Предпочтительны, когда:

1. Условия эксплуатации таковы, что смазочная пленка не может быть обеспечена за счет использования смазочных масел или смазок.
2. Загрязнение (в результате попадания частиц пыли) смазочных масел или консистентной смазки недопустимо.
3. Рабочая температура или нагрузка слишком высоки даже для того, чтобы смазка осталась на контакте.
4. Когда следует избегать использования горючих смазочных материалов.

Твердые смазочные материалы используются либо в виде сухого порошка, либо со связующими для обеспечения их эффективного прилипания к металлическим поверхностям во время использования. Они доступны в виде дисперсий в нелетучих носителях, таких как мыла, жиры, воски и т. д., а также в виде пленок из мягких металлов. Наиболее распространенными твердыми смазочными материалами являются графит, дисульфид молибдена, дисульфид вольфрама и оксид цинка. Они выдерживают температуру до 650°C и могут применяться в условиях непрерывной эксплуатации. Твердые смазочные материалы также часто используются в качестве добавок к минеральным маслам и смазкам. Другими используемыми твердыми смазками являются мыльный камень (тальк) и слюда.

Графит: Это наиболее широко используемый из всех твердых смазочных материалов, который можно использовать в виде порошка или суспензии. На ощупь мыльный; негорючий и стабильный до температуры 375°С. Графит имеет плоскую пластинчатую структуру, слои графитовых листов расположены один над другим и удерживаются вместе слабыми силами Вандер-Ваальса. Эти параллельные слои, которые могут легко скользить один по другому, делают графит эффективной смазкой. Кроме того, графитовые слои имеют тенденцию поглощать масло и смачиваться им.

Дисульфид молибдена: Имеет сэндвичевую структуру со слоем атомов молибдена между двумя слоями атомов серы. Плохое межламинарное притяжение помогает этим слоям легко скользить друг по другу. Он стабилен до температуры 400°С.

Рис. 7 MoS2 Твердая смазка

Свойства смазочных материалов

1. Вязкость
2. Температура вспышки и температура воспламенения
3. Температура помутнения и температура застывания
4. Анилиновый наконечник
5. Устойчивость к коррозии

Вязкость: Сопротивление течению жидкости называется вязкостью. Единицей вязкости является пуаз. Это наиболее важное свойство любого смазочного масла, поскольку оно является основным фактором, определяющим рабочие характеристики смазочного материала. Если вязкость масла слишком низкая, жидкая масляная пленка между двумя движущимися/скользящими поверхностями не может поддерживаться. С другой стороны, если вязкость масла слишком высока, это приведет к чрезмерному трению. Влияние температуры на вязкость: Вязкость жидкостей уменьшается с повышением температуры, и, следовательно, с повышением рабочей температуры смазочное масло становится более жидким. Следовательно, вязкость хорошего смазочного масла не должна сильно меняться с изменением температуры, чтобы его можно было использовать постоянно в различных температурных условиях. Скорость изменения вязкости смазочного масла в зависимости от температуры измеряется по произвольной шкале, известной как индекс вязкости (V.I) . Если вязкость смазочного масла быстро падает при повышении температуры, оно имеет низкий индекс вязкости. С другой стороны, если вязкость смазочного масла лишь незначительно изменяется при повышении температуры, его индекс вязкости высок.

Температура вспышки и температура воспламенения: Температура вспышки – это самая низкая температура, при которой смазочное масло выделяет достаточное количество паров, чтобы оно воспламенилось на мгновение, если к нему поднести крошечное пламя; в то время как точка возгорания — это самая низкая температура, при которой пары смазочного масла горят непрерывно в течение не менее пяти секунд, когда к ней приближается крошечное пламя. В большинстве случаев температура воспламенения на 5–40°C выше, чем температура вспышки. Точки воспламенения и вспышки не имеют никакого отношения к смазывающей способности масла, но они важны, когда масло подвергается воздействию высоких температур. Хорошая смазка должна иметь температуру воспламенения, по крайней мере, выше температуры, при которой она будет использоваться. Это защищает от риска возгорания во время использования смазки.

Точка помутнения и температура застывания: При медленном охлаждении смазочного масла температура, при которой оно становится мутным или мутным на вид, называется его точкой помутнения ; а температура, при которой смазочное масло перестает течь или переливаться, называется его температурой застывания . Температуры помутнения и застывания указывают на пригодность смазочного масла в холодных условиях. Смазочное масло, используемое в машине, работающей при низких температурах, должно иметь низкую температуру застывания; в противном случае затвердевание смазочного масла вызовет заклинивание машины. Было обнаружено, что присутствие парафинов в смазочном масле повышает температуру застывания.

Анилиновая точка: Анилиновая точка смазочного масла определяется как минимальная равновесная температура раствора для равных объемов образцов анилина и смазочного масла. Это свидетельствует о возможном ухудшении состояния смазочного масла при контакте с резиновыми уплотнениями, набивкой и т. д. Ароматические углеводороды склонны растворять натуральный каучук и некоторые виды синтетического каучука. Следовательно, желательно низкое содержание ароматических соединений в смазочном масле. Более высокая анилиновая точка означает более высокий процент парафиновых углеводородов и, следовательно, более низкий процент ароматических углеводородов. Анилиновую точку определяют путем смешивания механически равных объемов проб смазочного масла и анилина в пробирке. Смесь нагревают до получения однородного раствора. Затем трубке дают остыть с контролируемой скоростью. Температура, при которой две фазы (смазочное масло и анилин) разделяются, регистрируется в анилиновой точке.

Устойчивость к коррозии: Устойчивость к коррозии смазочного масла оценивается путем проведения испытания на коррозию. Полированная медная полоса помещается в смазочное масло на определенное время при определенной температуре. По истечении оговоренного времени полосу вынимают и осматривают на предмет коррозии. Если медная полоса потускнела, это свидетельствует о том, что смазочное масло содержит химически активные вещества, вызывающие коррозию медной полосы. Хорошее смазочное масло не должно воздействовать на медную полосу. Чтобы замедлить коррозионное воздействие смазочных масел, в них добавляют определенные ингибиторы. Обычно используемые ингибиторы коррозии представляют собой органические соединения, содержащие P, As, Cr, Bi или Pb.

Основные требования к хорошему смазочному материалу

1. Должен иметь высокий индекс вязкости (VI).
2.  Точки вспышки и воспламенения должны быть выше рабочей температуры машины.
3. Должен иметь высокую маслянистость.
4. Температура помутнения и застывания хорошего смазочного материала всегда должна быть ниже рабочей температуры машины.
5. Летучесть смазочного масла должна быть низкой.
6. Во время использования он должен выделять наименьшее количество углерода.
7. Должна иметь более высокую анилиновую точку.
8. Должен обладать более высокой стойкостью к окислению и коррозии.
9. Должно быть хорошее качество моющего средства.

Манодж Раджанкунте Махадешвара

В настоящее время я работаю аспирантом в Университете Лидса. Ранее я закончила магистратуру по престижной совместной магистерской программе Erasmus Mundus (магистр трибологии). Я также получил степень бакалавра в области машиностроения в ВТУ, Белгаум, Индия.
Я работаю менеджером по социальным сетям в Tribnet, а также у меня есть свой канал на YouTube Tribo Geek.

Как работают смазочные материалы. Объясните это.

Как работают смазочные материалы. Объясните это.

Вы здесь:
Домашняя страница >
Материалы >
Смазки

• Дом
• Индекс А-Я
• Случайная статья
• Хронология
• Учебное пособие
• О нас
• Конфиденциальность и файлы cookie

Реклама

Криса Вудфорда. Последнее обновление: 16 июля 2021 г.

Когда автомобиль с визгом проезжает поворот на высокой скорости, единственное, что останавливает его от заноса, — это трение между его шинами и дорогой — сила, которая
может в несколько раз превышать его вес. Здесь трение
работает как своего рода клей, который приклеивает машину к дороге, но это
не всегда так полезно. Под капотом деловито изнашивается трение
детали двигателя — это один из основных способов износа автомобиля.
энергия. Вот почему нам нужны смазочные материалы: вещества, которые борются с трением и позволяют
движущиеся части машины скользят друг относительно друга более плавно.

Фото: Смазки появляются в необычных местах. На таких безопасных бритвах обычно есть смазка, поэтому они легко скользят по лицу. Смазка — это зеленая полоска вверху. Когда бритва намокает, она превращается в жирный крем, благодаря которому она более плавно скользит по волосатой коже, направляющейся к лезвиям.

Содержание

1. Что такое трение?
2. Как работает смазка?
3. Из чего состоит хорошая смазка?
4. Как работают самосмазывающиеся машины?
5. Узнать больше

Что такое трение?

Трение вызывается силами между двумя предметами, когда они соприкасаются, например, когда вы
проведите ногой по тротуару и почувствуйте и услышите поверхности
шуршание вместе. Неважно, насколько гладко все выглядит или
почувствуйте — посмотрите на них под микроскопом, и вы увидите, что они всегда
грубее крупным планом. Когда вы волочите ногу по земле,
зубчатые части на двух поверхностях цепляются друг за друга, замедляя вас
вниз и кражи вашей энергии.
Для чего-то вроде машины с движущимися частями, которые трутся об одну
во-вторых, трение может быть настоящей неприятностью: чем грубее соприкасающиеся поверхности, тем
чем больше трение, тем больше должна работать машина,
чем быстрее он изнашивается, тем горячее становится и тем больше энергии тратит впустую.

Произведение искусства: Трение имеет свое применение. Без него ходить
было бы невозможно: ваши ноги совсем не держались бы, и вы бы скользили всем телом.
место — так же, как вы делаете на льду. Когда вы опускаете ногу, чтобы идти, шероховатая нижняя поверхность вашей обуви сцепляется с шероховатой верхней поверхностью тротуара, не давая вам соскользнуть назад. Это поможет вам оттолкнуться ногой назад, чтобы переместить все тело вперед. То же самое происходит, когда резиновая автомобильная шина касается дороги: шина остается неподвижной на дороге, в то время как колесо вращается вокруг своей оси и двигает автомобиль вперед.

Законы трения

Как ни странно, трение между двумя соприкасающимися предметами зависит только от «нагрузки».
(насколько сильно они прижаты друг к другу), а не на площади контакта между ними. Это очень хорошо поняли
не менее 500 лет — Леонардо да Винчи (1452–1519) проводил эксперименты
проверить это — и довольно легко понять науку, стоящую за этим.
[1]
Чем больше вы нажимаете два
поверхности вместе, тем больше зубчатые части между ними соприкасаются, иногда
раздавливая или ломая, таким образом увеличивая сопротивление между поверхностями. Кроме того, если
эти зубчатые части — единственные точки, в которых поверхности действительно соприкасаются, истинная площадь контакта
на самом деле намного меньше, чем кажется (и не связано с видимой площадью контакта).
Это также помогает нам понять, почему трение может создавать удивительное количество тепла.
если мы учтем, что задействованная сила действует на эту относительно небольшую истинную площадь контакта.

Трение и прилипание

Фото: Что делает лед скользким? Раньше ученые объясняли это так: когда вы двигаетесь по льду, вы сжимаете его и заставляете таять, создавая гладкий влажный слой, который действует как смазка, помогая вам скользить по шероховатой поверхности. К сожалению, это привлекательно простое объяснение теперь поставлено под сомнение — и одна из современных теорий состоит в том, что лед скользкий, потому что на нем есть постоянное смазочное покрытие, которое становится тоньше или толще в зависимости от температуры.
Каким бы ни был ответ, вопрос типа «Почему лед скользкий?» можно объяснить по-разному, на разных уровнях сложности, как указывает Ричард Фейнман в этом превосходном видео. Фото Шантель М. Клейтон предоставлено
ВМС США и
Викисклад.

Трение также происходит из-за микроскопического эффекта «склеивания», когда два
вещи соприкасаются — идея, впервые высказанная французским физиком (и пионером электричества)
Шарль Кулон около 1781 года.
[2]
Когда геккон карабкается по стене, миллионы крошечных волосков на его
основания его ног касаются стены в то же время.
Молекулы на кончиках каждого волоса притягиваются к молекулам на внешней стороне.
поверхность стены с микроскопическим количеством того, что называется ван
Сила дер Ваальса — очень слабый вид электромагнетизма. Хотя
каждый волос обеспечивает только капельку магнитной силы, есть так
много волосков на ногах геккона, которые вместе они могут обеспечить
достаточно силы, чтобы выдержать его вес. Подробнее об этом читайте в нашей статье
на клеях.

Таким образом, трения иногда полезны, а иногда доставляют неудобства, и нам действительно нужно правильное
количество трения в нужном месте, в нужное время. Контроль трения — это то, что
смазка это все о.

Как работает смазка?

В двигателе вашего автомобиля жужжат сотни движущихся частей.
коробка передач. Иногда может показаться, что вы водите часы! поршни
качает вверх-вниз в цилиндрах, коленвал крутится,
шестерни мчатся на максимальной скорости. Каждая из этих вещей трется о
что-то еще, когда он движется — издавая шум, теряя энергию на трение,
и постепенно изнашивается. Способ уменьшить трение между двумя
движущихся частей — это смазывать их (смазывать маслом), но как
смазка реально работает?

Твердые тела — это материалы, которые имеют встроенное сопротивление изменению формы, тогда как
жидкости могут течь. Подумайте о разнице между льдом (который только что
сидит там комком) и вода (которая легко течет, когда вы ее наливаете).
Если вы поместите жидкость, похожую на масло, между двумя твердыми шестернями, они будут переключаться.
о и изменить свою форму настолько, насколько это необходимо, смягчая
микроскопические неровности между шестернями, когда они зацепляются друг с другом и
уменьшение трения между ними.

На этом маленьком рисунке показано, что происходит. Вверху вы можете видеть две несмазанные поверхности (возможно, это зубья двух зацепляющихся шестерен), которые грубо движутся мимо друг друга, замедляясь из-за трения. Они могут показаться вам гладкими на расстоянии, но они шероховатые на атомном уровне, и одна поверхность ужасно скользит по другой, расходуя энергию и изнашивая материалы (1). Внизу мы видим, как смазка помогает двумя разными способами: она сглаживает и смягчает неровности между двумя поверхностями (2). Кроме того, поскольку это жидкость, она может легко менять форму и текучесть. В идеале он будет течь идеальными слоями, как показано здесь, в так называемом ламинарном потоке. Слой смазки у верхней поверхности будет двигаться влево, а слой у нижней поверхности — вправо. Слои будут свободно скользить друг относительно друга, что поможет уменьшить трение (3).

«Думаю, вы обнаружите, что все гораздо сложнее!»

Это объяснение иногда называют жидкостной, жидкостно-пленочной или гидродинамической смазкой .
Впервые он был изложен в 1880-х годах малоизвестным инженером-железнодорожником.
Башня Бошан
(1845–1904) и гораздо более известного Осборна Рейнольдса (1842–1912), британского физика, который во многом стал пионером нашего современного понимания того, как текут жидкости (гидродинамика, как ее называют). Однако это небольшое упрощение — идеальная версия смазки, — а на самом деле все гораздо сложнее. На практике смазка между двумя поверхностями может быть очень тонкой (всего несколько молекул). В этом случае неправда, что слои смазки скользят друг относительно друга; зубчатые части на двух поверхностях могут касаться друг друга, зацепляться друг с другом или ломаться. Смазка, которая происходит, зависит от физической природы двух поверхностей и от того, как они взаимодействуют со смазкой, которая может вступать с ними в химическую реакцию с образованием других, более (или менее) эффективных смазок — и это называется 9.0338 граничная или гранично-пленочная смазка . Также возможна промежуточная ситуация, когда имеется смесь различных видов смазки (гидродинамическая и граничная). Все это выходит далеко за рамки этой простой статьи, но стоит иметь в виду, что простые объяснения часто являются упрощенными объяснениями!

Рекламные ссылки

Что делает хорошую смазку?

Хотя некоторые смазки (например, тонкая полоска на бритве на нашей верхней фотографии) используются в разумных пределах.
прохладные и постоянные температуры, многим приходится работать в двигателях и машинах при очень высоких температурах.
В автомобильных двигателях для смазки используются густые сиропообразные масла, потому что они остаются жидкими при температуре более 300°C (570°F), что является достаточно высокой температурой, чтобы выдерживать температуры, до которых нагреваются детали двигателя. В таких условиях вода быстро испарится и превратится в пар, но из-за нее металлические детали также покроются ржавчиной, так что это не очень хороший выбор для смазки.

Часто смазочные материалы должны хорошо работать в диапазоне температур. Например, в таких холодных странах, как Исландия или Швейцария, смазочные материалы для автомобильных осей должны выполнять свою работу как тогда, когда автомобиль только запускается из холодного состояния, так и после того, как он уже некоторое время работает. На практике это может означать
широкий диапазон рабочих температур от −10°C до 100°C (от −14 до 212°F). Смазочные материалы очень похожи на любые другие вещества: чем холоднее они становятся, тем тверже, твердее и менее текучими (более вязкими или «приторными») они становятся. Иногда это означает, что они работают менее эффективно: более низкая производительность смазочных материалов при более низких температурах является одной из причин, по которой двигатели и трансмиссии менее эффективны до того, как они должным образом прогреются.

С другой стороны, чем горячее вы делаете смазку, тем жиже и менее вязкой (более жидкой) она становится. Хотя это может звучать как хорошая вещь, это не всегда так. На тяжелонагруженных машинах, работающих медленно при высокой мощности, вам нужен более толстый и прочный слой смазки, а смазка с низкой вязкостью не поможет. Чем жиже становится смазка, тем больше вероятность того, что машина заклинит. Обычно существует критическая температура, выше которой смазочные материалы перестают образовывать прочное и эффективное покрытие, прилипающее к деталям, с которыми они соприкасаются, производительность резко падает, и возникает опасность заедания.

Фото: Вязкость: По мере повышения рабочей температуры машины вязкость смазочного материала падает: оно становится более жидким и жидким. При достаточно большом повышении температуры вязкость тяжелого масла или жира может резко измениться: от высокой (патока или арахисовое масло) до средней (клей для дерева), затем от средне-низкой (жидкое мыло) до очень низкой ( вода). Для некоторых машин более густые и вязкие смазки будут более эффективными, чем более жидкие и менее вязкие; для других машин может быть наоборот.

Таким образом, разработка смазочных материалов включает в себя тщательное изучение условий, в которых работают конкретные двигатели и машины, включая скорость, мощность, максимальные и минимальные температуры, а также баланс между производительностью, эффективностью и долговечностью. Если вам интересно, наука о трении, смазке и поверхностном износе называется трибологией. Так что в следующий раз, когда вы встретите триболога в своем путешествии, вы будете знать
собственно о чем говорить!

Фото: Два разных подхода к смазке. 1) Применение густой смазки позволит этим шестерням вращаться еще несколько недель или месяцев. Фото Анхеля Романа-Отеро, любезно предоставлено
ВМС США.

2) Подобные шариковые подшипники помогают уменьшить трение в движущихся частях машины. К одной части машины прикреплено внешнее металлическое кольцо, а к другой — внутреннее металлическое кольцо. Два кольца разделены круглым воротником (здесь окрашенным в красновато-коричневый цвет) с отверстиями внутри. Хомут может свободно вращаться на металлических шариках, упирающихся в отверстия. Подшипники обычно смазывают, чтобы обеспечить их плавную работу. Фото предоставлено
Исследовательский центр Гленна НАСА (НАСА-GRC).

Как работают самосмазывающиеся машины?

Произведение: Самосмазывающийся дифференциал, разработанный инженером Дж. Артуром Ниландом для корпорации General Motors в 1950-х годах. Вы можете прочитать больше об этом в патенте США № 2,840,186: Система смазки. Работа предоставлена ​​Управлением по патентам и товарным знакам США.

Машины должны быть смазаны, если вы хотите, чтобы они работали. Единственная проблема в том, что мы ожидаем, что большинство машин будут работать все время. Каждая минута, когда фабричная машина останавливается для технического обслуживания, — это минута потерянного производства, которая стоит денег. Некоторые машины продолжают работать месяц за месяцем без простоев. Они просто никогда не останавливаются! И не только машины страдают от этой проблемы: если у вас есть автомобиль, вы не ожидаете, что вам придется останавливать его каждые несколько миль, чтобы впрыснуть масло в двигатель и коробку передач. Как же тогда мы можем поддерживать наши машины в идеальном состоянии?

Многие сложные машины спроектированы так, чтобы смазываться автоматически, и вот типичный пример. Диаграмма, которую вы видите здесь, показывает два разных вида дифференциала из автомобиля (задняя шестерня, которая соединяет карданный вал, передавая мощность от двигателя и коробки передач к задней оси и задним колесам). Верхнее изображение показывает вид сверху (вид сверху вниз), а нижнее изображение показывает вид сбоку (как вы видите, глядя сбоку автомобиля на одно из задних колес). Я покрасил зубчатые колеса в красный цвет, и вы можете видеть, как дифференциал преобразует вращательное движение в одном направлении (по длине автомобиля) в вращательное движение на девяносто градусов (по ширине автомобиля).

Этот конкретный дифференциал был разработан Дж. Артуром Ниландом для General Motors в середине 1950-х годов. Помимо шестеренок, вы увидите еще два ключевых компонента, которые я выделил зеленым и синим цветом. Зеленые области показывают насос для жидкости, который приводится в движение красными шестернями. Когда шестерни вращаются, зеленый насос тоже вращается. Это заставляет его всасывать смазку из резервуара (синего цвета), которая затем перекачивается через узкие трубы на ключевые детали внутри коробки передач дифференциала. Весь блок дифференциала герметизирован, и по мере того, как шестерни вращаются на высокой скорости, любая излишняя смазка сбрасывается, в конечном итоге капая обратно в резервуар для повторного использования.

Узнать больше

На этом веб-сайте

• Клеи (клеи): Работа клея полностью противоположна работе смазки.
• Двигатели: Обзор различных типов двигателей.
• Гидравлика: «жидкие мышцы», приводящие в действие краны, экскаваторы-экскаваторы и другие машины.
• Металлы: введение и обзор.

Книги

• Смазочные материалы и смазки Тео Манга и Уилфрида Дрезеля (редакторы). Wiley-VCH, 2017. Увесистая двухтомная энциклопедия, охватывающая (среди прочего) различные виды смазочных материалов; их использование в двигателях, гидравлике и компрессорах; тестирование в лаборатории; и воздействие на окружающую среду.
• Инженерная трибология Джона Уильямса. Издательство Кембриджского университета, 2005.

.

• Трение, износ, смазка: учебник по трибологии К. К. Лудема. CRC Press, 1996.
• Трение и смазка твердых тел Ф.К. Боуден и Д. Табор. Оксфорд, 1950/2001. Классическое введение в трибологию, которое по-прежнему представляет интерес для чтения спустя полвека после его первой публикации.

Статьи

• Исследования обещают лучшую смазку для наномашин Сасвато Р. Дас. IEEE Spectrum, 14 апреля 2010 г. Как графит (и графен) может смазывать наноразмерные машины?
• Что внутри WD-40? Wired, 21 июня 1999 г. Более пристальный химический взгляд на (в основном нефтехимические) ингредиенты популярного смазочного материала.
• Моторное масло Old Macdonald’s от Reuters. Wired, 21 июня 1999 г. Можно ли действительно смазывать двигатель возобновляемым, биоразлагаемым и экологически безопасным растительным маслом?
• Смазка в космическую эру Барнаби Дж. Федер. The New York Times, 25 июня 1981 г. Эта старая (но все еще увлекательная) статья из архива Times объясняет проблемы со смазкой механизмов в космосе.
• Современная смазка от EM Barber. Научный американец, Vol. 170, № 5, май 1944 г., стр. 211–213. Еще одна интересная архивная статья с захватывающей ранней историей, в том числе эксперименты XIX века в башне Бешан по гидродинамической смазке.

Веб-сайты

• Общество трибологов и инженеров по смазке: профессиональная организация из США.

Каталожные номера

1. ↑   Эксперименты Леонардо да Винчи с трением: старая история, признанная и повторенная Анжелой А. Питенис, Дунканом Доусоном и У. Грегори Сойером, Tribology Letters, 56 (3). стр. 509–515. ISSN 1023-8883.
2. ↑   Закон трения Кулона Валентина Попова В: Контактная механика и трение. Шпрингер, Берлин, Гейдельберг.

Пожалуйста, НЕ копируйте наши статьи в блоги и другие веб-сайты.

Статьи с этого веб-сайта зарегистрированы в Бюро регистрации авторских прав США. Копирование или иное использование зарегистрированных произведений без разрешения, удаление этого или других уведомлений об авторских правах и/или нарушение смежных прав может повлечь за собой серьезные гражданские или уголовные санкции.

Авторские права на текст © Chris Woodford 2008, 2021. Все права защищены. Полное уведомление об авторских правах и условия использования.